Une équipe de chercheurs a comparé les génomes des mammouths laineux avec ceux des éléphants modernes pour découvrir ce qui rendait les mammouths laineux uniques, à la fois en tant qu’individus et en tant qu’espèce. Les enquêteurs rapportent le 7 avril dans le journal Biologie actuelle que de nombreuses caractéristiques de marque du mammouth laineux – y compris leur pelage laineux et leurs gros dépôts de graisse – étaient déjà codées génétiquement dans les premiers mammouths laineux, mais ces traits et d’autres sont devenus plus définis au cours de l’existence de l’espèce depuis plus de 700 000 ans. Ils ont également identifié un gène avec plusieurs mutations qui pourraient avoir été responsables des minuscules oreilles du mammouth laineux.
« Nous voulions savoir ce qui fait d’un mammouth un mammouth laineux », explique le paléogénéticien et premier auteur David Díez-del-Molino du Centre de paléogénétique de Stockholm. « Les mammouths laineux ont des caractéristiques morphologiques très caractéristiques, comme leur fourrure épaisse et leurs petites oreilles, auxquelles on s’attend évidemment en fonction de l’apparence des spécimens congelés, mais il existe également de nombreuses autres adaptations comme le métabolisme des graisses et la perception du froid qui ne sont pas si évidentes car elles ‘re au niveau moléculaire. »
Pour identifier les gènes qui étaient « hautement évolués » chez les mammouths laineux – c’est-à-dire qu’ils avaient accumulé un grand nombre de mutations – l’équipe a comparé les génomes de 23 mammouths laineux de Sibérie avec 28 génomes d’éléphants d’Asie et d’Afrique modernes. Vingt-deux de ces mammouths laineux étaient relativement modernes, ayant vécu au cours des 100 000 dernières années, et seize des génomes n’avaient pas été séquencés auparavant. Le vingt-troisième génome du mammouth laineux appartenait à l’un des plus anciens mammouths laineux connus, Chukochya, qui a vécu il y a environ 700 000 ans.
« Le génome de Chukochya nous a permis d’identifier un certain nombre de gènes qui ont évolué au cours de la vie du mammouth laineux en tant qu’espèce », explique l’auteur principal Love Dalén, professeur de génomique évolutive au Centre de paléogénétique de Stockholm. « Cela nous permet d’étudier l’évolution en temps réel, et nous pouvons dire que ces mutations spécifiques sont uniques aux mammouths laineux, et qu’elles n’existaient pas chez ses ancêtres. »
Sans surprise, de nombreux gènes qui étaient adaptatifs pour les mammouths laineux sont liés à la vie dans des environnements froids. Certains de ces gènes sont partagés par des mammifères arctiques modernes non apparentés. « Nous avons trouvé des gènes très évolués liés au métabolisme et au stockage des graisses que l’on trouve également chez d’autres espèces arctiques comme les rennes et les ours polaires, ce qui signifie qu’il y a probablement une évolution convergente de ces gènes chez les mammifères adaptés au froid », explique Díez-del-Molino.
Alors que des études antérieures ont porté sur les génomes d’un ou deux mammouths laineux, il s’agit de la première comparaison d’un grand nombre de génomes de mammouths. Cette grande taille d’échantillon a permis à l’équipe d’identifier des gènes communs à tous les mammouths laineux, et donc probablement adaptatifs, par opposition aux mutations génétiques qui n’auraient pu être présentes que chez un seul individu.
« Nous avons découvert que certains des gènes que l’on pensait auparavant être spéciaux pour les mammouths laineux sont en fait variables d’un mammouth à l’autre, ce qui signifie qu’ils n’étaient probablement pas aussi importants », explique Díez-del-Molino.
Dans l’ensemble, le génome de Chukochya, vieux de 700 000 ans, partageait environ 91,7 % des mutations qui ont provoqué des changements de codage des protéines chez les mammouths laineux plus modernes. Cela signifie que de nombreux traits caractéristiques du mammouth laineux, notamment la fourrure épaisse, le métabolisme des graisses et les capacités de perception du froid, étaient probablement déjà présents lorsque le mammouth laineux a divergé pour la première fois de son ancêtre, le mammouth des steppes.
Cependant, ces traits se sont développés davantage chez les descendants de Chukochya. « Les tout premiers mammouths laineux n’étaient pas complètement évolués », explique Dalén. « Ils avaient peut-être de plus grandes oreilles et leur laine était différente, peut-être moins isolante et moelleuse que celle des mammouths laineux ultérieurs. »
Les mammouths laineux plus modernes présentaient également plusieurs mutations immunitaires dans les antigènes des lymphocytes T qui n’avaient pas été observées chez leur ancêtre. Les auteurs supposent que ces mutations pourraient avoir conféré une immunité à médiation cellulaire accrue en réponse à des agents pathogènes viraux émergents.
Travailler avec de l’ADN de mammouth ancien s’accompagne de nombreux obstacles. « À chaque étape du processus, les choses sont un peu plus difficiles, du travail sur le terrain au travail en laboratoire, en passant par la bioinformatique », explique Díez-del-Molino.
« Outre le travail sur le terrain, où nous devons combattre à la fois les ours polaires et les moustiques, un autre aspect qui rend cela beaucoup plus difficile est que vous devez travailler dans un ancien laboratoire d’ADN, ce qui signifie que vous devez vous habiller de cette manière complète. -combinaison avec une cagoule et un masque facial et une visière et des gants doubles, donc faire le travail de laboratoire est plutôt inconfortable pour le moins », dit Dalén. « Je voudrais souligner Marianne Dehasque, la deuxième auteure de cet article, qui a fait l’effort herculéen d’effectuer des travaux de laboratoire sur la plupart de ces échantillons. »
Tous les mammouths dont les génomes ont été inclus dans cette étude ont été collectés en Sibérie, mais les chercheurs espèrent se diversifier et comparer les mammouths laineux nord-américains à l’avenir. « Nous avons montré il y a quelques années qu’il y avait un flux de gènes entre les mammouths laineux et les ancêtres des mammouths colombiens, c’est donc quelque chose dont nous devrons tenir compte, car les mammouths laineux d’Amérique du Nord pourraient également être porteurs de gènes de mammouths non laineux, » dit Dalen.
Plus d’information:
Génomique de l’évolution adaptative chez le mammouth laineux, Biologie actuelle (2023). DOI : 10.1016/j.cub.2023.03.084